一种基于IP复用的GPS系统设计及其FPGA验证

论文摘要

近年来,GPS技术迅速发展,并随着3G时代的到来,其应用领域日益广阔,需求量与日俱增。与此同时,随着电路系统设计越来越复杂,上市时间日益缩短,集成电路设计方法面临重大变革。因此采用新型方法学来设计GPS接收系统是必要的。本文基于GPS原理,采用可复用的IP技术和软硬协同设计技术,设计了一种高性能的GPS SOC接收系统。论文首先分析了GPS信号解调的原理,提出了一种高性能的捕获和跟踪系统结构,详细说明了其工作流程和设计原理。其次,基于高性能总线的选取提出了整个基带系统地结构,并阐明了总线上的各个模块设计方法。采用了直接复用的测试手段和FPGA的测试平台,缩短开发周期,而且保证了对整个系统测试的覆盖率。本文所设计的系统最大特色在于易于集成到其它系统中,并且仅占用10个芯片端口,实现了IP化的设计目的。最后本文介绍了测试过程中所采用的基于FPGA平台的仿真验证方案和测试方法,并给出了最终的测试结果,达到了对卫星信号搜索定位的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 卫星导航概述
• 1.2 片上系统概述
• 1.3 本论文的结构
• 第二章 GPS 接收系统介绍
• 2.1 GPS 接收机的组成
• 2.2 GPS 信号分析
• 2.3 GPS 接收机RF 电路设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 GPS 接收机基带 DSP 的设计
• 3.1 GPS 捕获模块
• 3.1.1 捕获模块的结构设计
• 3.1.2 捕获模块的工作流程
• 3.1.3 载波中频的剥离设计
• 3.1.4 自动增益控制的设计
• 3.1.5 载波相位消除的设计
• 3.1.6 信号的误差
• 3.1.7 信号的搜索
• 3.1.8 信号的验证
• 3.2 GPS 跟踪模块
• 3.2.1 跟踪环路分析
• 3.2.2 跟踪模块的设计
• 3.3 软硬协同设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 GPS 接收机系统设计
• 4.1 总线的选取
• 4.2 GPS 系统结构的设计
• 4.3 功能模块设计
• 4.3.1 CLKGEN 的设计
• 4.3.2 Watchdog 的设计
• 4.3.3 中断控制器的设计
• 4.3.4 HBU2 的设计说明
• 4.3.5 存储器的修改
• 4.4 本章小结
• 第五章 测试方法及结果分析
• 5.1 RF 电路测试
• 5.2 基带系统测试
• 5.3 试验结果
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献